DE102020204111A1

DE102020204111A1 - Überwachungssystemnetzwerk und verfahren zum betreiben eines überwachungssystemnetzwerks

Info

Publication number: DE102020204111A1
Application number: DE102020204111.3A
Authority: DE
Inventors: Holger MEHRHOLZ; Jörn Stübner; Sophie SOULARD; Lars Rowold; Kai Schulze-Reimann; Knut REFINGER
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2021-09-30
Also published as: US20210297490A1; FR3108745B1; FR3108745A1; CN113472838A

Abstract

Eine Überwachungssystemnetzwerk (100) weist eine Vielzahl von Sensorknoten (10) mit einer Sensorsteuereinrichtung (2) und mindestens einem mit der Sensorsteuereinrichtung (2) gekoppelten Sensorelement (1a; ...; 1k), eine erste hierarchische Netzwerkebene mit einer Vielzahl von Netzwerkfunktionsknoten (3), von denen jeder mit mindestens einem der Vielzahl von Sensorknoten (10) gekoppelt ist, und eine zweite hierarchische Netzwerkebene mit einer Vielzahl von Netzwerkzentralknoten (4) auf, von denen jeder mit mindestens einem der Vielzahl von Netzwerkfunktionsknoten (3) gekoppelt ist. Die Sensorsteuereinrichtungen (2) der Sensorknoten (10), die Netzwerkfunktionsknoten (3) und die Netzwerkzentralknoten (4) weisen jeweils eine Datenverarbeitungseinrichtung (8a) und einen mit der Datenverarbeitungseinrichtung (8a) gekoppelten Konfigurationsspeicher (8f) auf, welcher dazu ausgelegt ist, Konfigurationsdaten für unterschiedliche Konfigurationen der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtung (8a) zu speichern.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystemnetzwerk sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Überwachungssystemnetzwerks, insbesondere für die Anwendung in der zivilen oder militärischen Luft- oder Raumfahrt.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Überwachungssysteme bieten heutzutage hauptsächlich Videoaufzeichnung und - wiedergabe in Echtzeit. Hierzu benötigen konventionelle Systeme vielfach eine hohe Rechenleistung und entsprechend große Speicherkapazitäten. Geräte mit derartiger Rechenleistung und Speicherkapazität sind häufig an zentralen Stellen von Überwachungssystemen implementiert.
Die Druckschrift EP 2 026 536 A1 offenbart ein Sensornetzwerksystem mit Sensoren, Netzwerkroutern und Netzwerkcontrollern. Die Netzwerkcontroller können verschiedene Netzwerk-Management-Funktionen implementieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine der Aufgaben der Erfindung besteht darin, verbesserte Lösungen für die Implementierung von Überwachungssystemnetzwerken zu finden, bei denen die erforderlichen Verarbeitungskapazitäten effizienter über die Netzwerkelemente verteilt werden können.
Diese und andere Aufgaben werden durch ein Überwachungssystemnetzwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Überwachungssystemnetzwerks mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Überwachungssystemnetzwerk eine Vielzahl von Sensorknoten mit einer Sensorsteuereinrichtung und mindestens einem mit der Sensorsteuereinrichtung gekoppelten Sensorelement, eine erste hierarchische Netzwerkebene mit einer Vielzahl von Netzwerkfunktionsknoten, von denen jeder mit mindestens einem der Vielzahl von Sensorknoten gekoppelt ist, und eine zweite hierarchische Netzwerkebene mit einer Vielzahl von Netzwerkzentralknoten auf, von denen jeder mit mindestens einem der Vielzahl von Netzwerkfunktionsknoten gekoppelt ist. Die Sensorsteuereinrichtungen der Sensorknoten, die Netzwerkfunktionsknoten und die Netzwerkzentralknoten weisen jeweils eine Datenverarbeitungseinrichtung und einen mit der Datenverarbeitungseinrichtung gekoppelten Konfigurationsspeicher auf, welcher dazu ausgelegt ist, Konfigurationsdaten für unterschiedliche Konfigurationen der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtung zu speichern.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Überwachungssystemnetzwerks die Schritte des Erfassens von Sensordatensignalen durch in Sensorknoten des Überwachungssystemnetzwerks umfassten Sensorelementen; des Weiterleitens der erfassten Sensordatensignale an in den Sensorknoten des Überwachungssystemnetzwerks umfasste Sensorsteuereinrichtungen; des Weiterleitens von zumindest teilweise durch die Sensorsteuereinrichtungen verarbeiteten Sensordatensignalen an Netzwerkfunktionsknoten des Überwachungssystemnetzwerks; des Durchführens von ersten Weiterverarbeitungsschritten an den zumindest teilweise durch die Sensorsteuereinrichtungen verarbeiteten Sensordatensignalen in einer Datenverarbeitungseinrichtung des Netzwerkfunktionsknotens; und des Durchführens von zweiten Weiterverarbeitungsschritten an den durch die Netzwerkfunktionsknoten weiterverarbeiteten Sensordatensignalen in einer Datenverarbeitungseinrichtung von mit den Netzwerkfunktionsknoten gekoppelten Netzwerkzentralknoten des Überwachungssystemnetzwerks, Das Durchführen der ersten und zweiten Weiterleitungsschritte durch die Datenverarbeitungseinrichtung erfolgt gemäß einer aus einem mit der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtung gekoppelten Konfigurationsspeicher ausgelesenen Konfiguration einer Vielzahl in dem Konfigurationsspeicher gespeicherten Konfigurationen.
Eine der wesentlichen Ideen der Erfindung besteht darin, eine modulare Architektur eines Überwachungssystemnetzwerks zu schaffen, welches in der Lage ist, die erforderliche Datenverarbeitungs- und/oder Datenspeicherungskapazität über eine größere Anzahl von Netzwerkelementen zu verteilen. Ein besonderer Vorteil in den erfindungsgemäßen Lösungen liegt darin begründet, dass es die ressourcenmäßige Verteilung über eine größere Anzahl von Netzwerkelemente erlaubt, Datenverarbeitung und/oder Datenspeicherung an Orten zu ermöglichen, die nicht notwendigerweise auf den Ort der Datenerhebung bzw. -entstehung oder den Ort der Zentralsteuerung des Netzwerks beschränkt ist. Zudem kann die erforderliche Datenverarbeitungs- und Datenspeicherungskapazität während des Betriebs des Überwachungssystemnetzwerks variieren und das Überwachungssystemnetzwerk kann durch den modularen Aufbau adäquat angepasst werden.
Weiterhin kann die Datenmenge, die durch das Netzwerk weitergeleitet wird, in geeigneter Weise dadurch limitiert werden, dass bestimmte Datenverarbeitungs- und/oder Datenspeicherungsvorgänge durch lokal abgetrennte und über mehrere Netzwerkelemente aufgeteilte Bearbeitungsvorgänge nur über kurze Distanzen im Netzwerk vorgenommen werden müssen. Dadurch kann die erforderliche maximale Datenübertragungskapazität bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit vorteilhafterweise reduziert werden.
Falls das Überwachungssystemnetzwerk mehr Datenverarbeitungs- und/oder Datenspeicherungskapazitäten benötigt, können durch die modulare Architektur neue Netzwerkelemente an den hierarchisch geeigneten Stellen des Netzwerks ohne erforderliche Neuauslegung des Netzwerks im Gesamten hinzugefügt werden. Diese Flexibilität erlaubt einen kosten-, wartungs- und implementierungseffizienten Betrieb des Überwachungssystemnetzwerks.
Außerdem besteht eine weitere der wesentlichen Ideen der Erfindung darin, ein Überwachungssystemnetzwerk flexibel auf verschiedene Anwendungsszenarien auszulegen, indem eine variable Konfigurierbarkeit auf verschiedenen hierarchischen Ebenen des Überwachungssystemnetzwerks implementiert wird. Dadurch kann dieselbe Topologie des Überwachungssystemnetzwerks für verschiedene Anwendungen oder auch verschiedene Kombinationen unterschiedlicher Anwendungen eingesetzt werden. Vorteilhafterweise besteht die Möglichkeit, Überwachungssystemnetzwerke im laufenden Betrieb effizient und ohne großen Aufwand bedarfsgerecht umzukonfigurieren. Die Vorlaufzeit für das Design, die Beschaffung und die Implementierung von Netzwerkelementen kann vorteilhafterweise gesenkt werden, da variabel einsetzbare gleichartige Standardnetzwerkelemente verwendet werden können. Zudem kann in vorausschauender Weise der Bedarf an zukünftigen Anwendungsszenarien durch flexibel konfigurierbare Überwachungssystemnetzwerke gedeckt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einigen Ausführungsformen des Überwachungssystemnetzwerks können die Konfigurationsspeicher jeweils dazu ausgelegt sein, auf der Basis eines externen Konfigurationssteuersignals einen von mehreren Sätzen an Konfigurationsdaten auszulesen und auf der zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtung zur Einstellung einer bestimmten Betriebskonfiguration in der Datenverarbeitungseinrichtung auszuführen.
Gemäß einigen Ausführungsformen des Überwachungssystemnetzwerks können die Sensorelemente digitale Bilderfassungseinrichtungen und/oder akustische Sensoren aufweisen, die dazu ausgelegt sind einen Schalldruckpegel und/oder Schallfrequenzen zu erfassen.
Gemäß einigen weiteren Ausführungsformen des Überwachungssystemnetzwerks können die Konfigurationsdaten dazu ausgelegt sein, Videoüberwachungsfunktionen zum Erfassen und Erkennen des Vorhandenseins eines Objekts oder einer Person, zum Erkennen einer Objektklasse eines erfassten Objekts, zum Erfassen und Erkennen eines Teils eines erfassten Objektes, zum Zählen von Objekten oder Personen generell oder einer bestimmten Objektklasse und/oder zum Nachverfolgen der Bewegung eines Objektes oder einer Person durch die digitale Bilderfassungseinrichtungen zu implementieren.
Gemäß einigen weiteren Ausführungsformen des Überwachungssystemnetzwerks können die Netzwerkfunktionsknoten eine Datenverarbeitungseinrichtung und/oder eine dauerhafte oder temporäre Speichervorrichtung aufweisen.
Gemäß einigen weiteren Ausführungsformen des Überwachungssystemnetzwerks können die Netzwerkzentralknoten eine Datenverarbeitungseinrichtung und/oder eine dauerhafte oder temporäre Speichervorrichtung aufweisen, deren Datenverarbeitungs- und/oder Datenspeicherungskapazität größer ist als die Datenverarbeitungs- und/oder Datenspeicherungskapazität der Netzwerkfunktionsknoten.
Gemäß einigen Ausführungsformen des Verfahrens können die Netzwerkfunktionsknoten in Sterntopologie, in Daisy-Chain-Topologie, in Bustopologie oder in vermaschter Topologie untereinander gekoppelt sein.
Gemäß einigen Ausführungsformen des Verfahrens kann die Konfiguration der Datenverarbeitungseinrichtung über ein externes Konfigurationssteuersignal erfolgen, mithilfe dessen einer von mehreren Sätzen an Konfigurationsdaten aus dem Konfigurationsspeicher ausgelesen und auf der zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtung zur Einstellung einer bestimmten Betriebskonfiguration in der Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird.
Gemäß einigen weiteren Ausführungsformen des Verfahrens können die ersten Weiterverarbeitungsschritte und/oder die zweiten Weiterverarbeitungsschritte Datenverarbeitungs- oder Datenspeicherungsfunktionen aufweisen.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

1 ein schematisches Blockschaubild der Topologie eines Überwachungssystemnetzwerks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ein schematisches Blockschaubild eines Sensorknotens für ein Überwachungssystemnetzwerk nach 1;
3 ein schematisches Blockschaubild eines Netzwerkfunktionsknotens für ein Überwachungssystemnetzwerk nach 1;
4 ein Flussdiagramm eines ersten Verfahrens zum Betreiben eines Überwachungssystemnetzwerks gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
5 ein Flugzeug mit einem Überwachungssystemnetzwerk gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
6 ein Flussdiagramm eines zweiten Verfahrens zum Betreiben eines Überwachungssystemnetzwerks gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung

Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. Richtungsangebende Terminologie wie etwa „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „über“, „unter“, „horizontal“, „vertikal“, „vorne“, „hinten“ und ähnliche Angaben werden lediglich zu erläuternden Zwecken verwendet und dienen nicht der Beschränkung der Allgemeinheit auf spezifische Ausgestaltungen wie in den Figuren gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In der folgenden Beschreibung wird auf selbstlernende Algorithmen Bezug genommen, welche in einem System künstlicher Intelligenz (Kl-System) genutzt werden. Allgemein gesprochen, bildet ein selbstlernender Algorithmus kognitive Funktionen nach, die nach menschlichem Ermessen einer menschlichen Denkleistung zugeordnet werden. Dabei kann der selbstlernende Algorithmus durch Hinzunahme neuer Trainingsinformationen die bislang aus alten Trainingsinformationen gewonnenen Erkenntnisse dynamisch an die veränderten Umstände anpassen, um in der Gesamtheit der Trainingsinformationen Muster und Gesetzmäßigkeiten zu erkennen und zu extrapolieren.
In selbstlernenden Algorithmen im Sinne der vorliegenden Erfindung können alle Arten des den menschlichen Erkenntnisgewinn bildenden Trainings verwendet werden, wie beispielsweise überwachtes Lernen, teil-überwachtes Lernen, selbständiges Lernen auf der Basis generativer, nicht-generativer oder tiefer kontradiktorischer Netzwerke („adversarial networks“, AN), bestärkendes Lernen oder aktives Lernen. Dabei kann in jeder Instanz merkmalsbasiertes Lernen („representation learning“) eingesetzt werden. Die selbstlernenden Algorithmen im Sinne der vorliegenden Erfindung können insbesondere eine iterative Anpassung von zu lernenden Parametern und Merkmalen über rückkoppelnde Analyse vornehmen.
Ein selbstlernender Algorithmus im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auf einem Stützvektorklassifikator („support vector network“, SVN), einem neuronalen Netzwerk wie etwa ein faltendes neuronales Netzwerk („convolutional neural network“, CNN), ein Kohonen-Netz, ein rekurrentes neuronales Netzwerk, ein zeitverzögerndes neuronales Netzwerk („time-delayed neural network“, TDNN) oder ein oszillierendes neronales Netzwerk („oscillatory neural network“, ONN) , einem Random-Forest-Klassifikator, einem Entscheidungsbaum-Klassifikator, einem Monte-Carlo-Netzwerk oder einem Bayes'schen Klassifikator aufbauen. Dabei kann ein selbstlernender Algorithmus im Sinne der vorliegenden Erfindung eigenschaftshereditäre Algorithmen, k-Means-Algorithmen wie etwa Lloyd- oder MacQueen's-Algorithmen oder TD-Lernalgorithmen wie etwa SARSA oder Q-Learning einsetzen.
In der folgenden Beschreibung wird auf verteilte Anwendungen Bezug genommen, welche in einem verteilten (IT-)System ausgeführt werden können. Verteilte Anwendungen im Sinne dieser Offenbarung sind alle komplexen Anwendungsprogramme, die auf mehreren Rechnern bzw. Prozessoren ablaufen können und zu deren Ausführung die beteiligten Rechner bzw. Prozessoren untereinander für die Ausführung relevante Informationen austauschen. Verteilte Anwendungen teilen eine Aufgabe des Gesamtsystems auf einzelne Komponenten bzw. Konstituenten des Gesamtsystems auf, so dass zur Erfüllung der Gesamtaufgabe alle Komponenten bzw. Konstituenten an der Anwendung mitwirken und untereinander kommunizieren müssen.
1 zeigt eine beispielhafte Illustration einer Topologie eines Überwachungssystemnetzwerks 100, welches beispielsweise in einem Luft- oder Raumfahrzeug, wie etwa dem in 5 beispielhaft dargestellten Flugzeug A, eingesetzt werden kann. In den 2 und 3 sind verschiedene Netzwerkelemente des Überwachungssystemnetzwerks 100 beispielhaft und in höherem Detailgrad dargestellt. Das Überwachungssystemnetzwerk 100 umfasst prinzipiell eine Anzahl von hierarchisch organisierten Netzwerkknoten. Auf der höchsten hierarchischen Ebene umfasst das Überwachungssystemnetzwerk 100 einen oder mehrere Netzwerkzentralknoten 4. Beispielhaft ist in 1 ein Netzwerkzentralknoten 4 dargestellt, wobei jedoch klar sein sollte, dass jede beliebige Anzahl von Netzwerkzentralknoten 4 ebenfalls möglich sein kann. Auf der nächsthöheren hierarchischen Ebene umfasst das Überwachungssystemnetzwerk 100 einen oder mehrere Netzwerkfunktionsknoten 3a, 3b, ... , 3n, welche mit einem oder mehreren der Netzwerkzentralknoten 4 gekoppelt sind. Beispielhaft sind in 1 drei Netzwerkzentralknoten 4 dargestellt, wobei jedoch klar sein sollte, dass jede beliebige Anzahl n von Netzwerkfunktionsknoten ebenfalls möglich sein kann.
Jeder der Netzwerkfunktionsknoten 3a, 3b, ..., 3n kann mit einem oder mehreren Sensorknoten 10 in einer untersten hierarchischen Netzwerkebene gekoppelt werden. Die Anzahl der gekoppelten Sensorknoten 10 pro Netzwerkfunktionsknoten 3a, 3b, ... , 3n ist im Beispiel der 1 jeweils mit drei dargestellt; jedoch sollte klar sein, dass auch mehr oder weniger als drei Sensorknoten 10 mit einem Netzwerkfunktionsknoten gekoppelt sein können und dass die Anzahl der mit einem Netzwerkfunktionsknoten 3a, 3b, ..., 3n gekoppelten Sensorknoten 10 von Netzwerkfunktionsknoten zu Netzwerkfunktionsknoten variieren kann. Die Netzwerkfunktionsknoten 3a, 3b, ..., 3n können gemeinsam mit den zugehörigen Sensorknoten 10 einen Lokalnetzwerkknoten 7a, 7b, ..., 7m bilden. Die Anzahl der Lokalnetzwerkknoten 7a, 7b, ..., 7m ist in 1 beispielhaft mit drei dargestellt, wobei jedoch klar sein sollte, dass jede beliebige Anzahl m von Lokalnetzwerkknoten ebenfalls möglich sein kann.
Die Netzwerkfunktionsknoten 3a, 3b, ..., 3n und/oder die Netzwerkzentralknoten 4 können auch mit Geräten auf einer höheren Ebene gekoppelt werden, wie beispielsweise anderen Systemen an Bord eines Flugzeugs - hier beispielhaft als Avionikgeräte 5 illustriert - oder mit einer Displayeinrichtung 6 in einem Flugzeug, wie beispielsweise einem Bedienpanel für Crewmitglieder.
1 illustriert weiterhin, dass die Netzwerkfunktionsknoten 3a, 3b, ... , 3n in einer Sterntopologie verschaltet sein können. Es kann jedoch auch möglich sein, dass die Netzwerkfunktionsknoten 3a, 3b, ... , 3n in einer anderen Netzwerktopologie, beispielsweise einer Ringtopologie, einer Daisy-Chain-Topologie, einer vermaschten Topologie, einer Bustopologie oder jeder anderen geeigneten Netzwerktopologie untereinander gekoppelt werden.
2 zeigt einen Sensorknoten 10, von denen viele zu einem Sensornetzwerk kombiniert oder zusammengeschaltet werden können. Der Sensorknoten 10 kann eine Sensorsteuereinrichtung 2 sowie einen oder mehrere Sensorelemente 1a, 1b, ..., 1k aufweisen. Eine mögliche Ausgestaltung der Sensorsteuereinrichtung 2 ist beispielhaft in 3 illustriert. Die Sensorsteuereinrichtung 2 kann eine (nicht dargestellte) Energieversorgungsquelle, eine Datenverarbeitungseinrichtung 8a wie etwa eine Logikschaltung oder einen Mikroprozessor, eine dauerhafte oder temporäre Speichervorrichtung 8c und/oder ein Netzwerkkommunikationsmodul 8b aufweisen. Alternativ oder zusätzlich dazu können der Sensorknoten 10 bzw. die Sensorsteuereinrichtung 2 oder ein oder mehrere der Sensorelemente 1a, 1 b, ..., 1 k stromlos oder passiv sein und Energie von einem externen Gerät oder einer anderen Energiequelle beziehen.
Die Energieversorgungsquelle kann beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator, eine Photovoltaikzelle und/oder eine kontinuierliche Stromversorgung durch eine externe Stromquelle, wie etwa über einen Netzanschluss, umfassen. Die Speichervorrichtung 8c kann beispielsweise alle computerlesbaren Medien, wie flüchtige und/oder nicht flüchtige Medien, austauschbare und/oder nicht austauschbare Medien umfassen, und kann zur Speicherung von computerlesbaren Daten in permanenter oder semi-permanenter Form ausgebildet sein. Die Speichervorrichtung 8c kann mit jeder beliebigen Datenspeichertechnologie implementiert werden. Es kann auch möglich sein, dass die Speichervorrichtung 8c Daten in einer Form speichert, die abgetastet oder anderweitig in eine Form umgewandelt werden kann, welche dann auf einem computerlesbaren Medium gespeichert werden kann.
Der Sensorknoten 10 kann über das Netzwerkkommunikationsmodul 8b der Sensorsteuereinrichtung 2 Datensignale übertragen, beispielsweise über eine netzwerkseitige Kommunikationsschnittstelle 8e und/oder eine sensorseitige Kommunikationsschnittstelle 8d. Optional kann der Sensorknoten 10 über das Netzwerkkommunikationsmodul 8b auch Datensignale von außerhalb empfangen. Datensignale im Sinne der vorliegenden Offenbarung umfassen jede Art von Stromsignal, Spannungssignal, magnetischem Signal oder optischen Signal in speicherbaren, übertragbaren, kombinierbaren, vergleichbaren oder anderweitig manipulierbaren Formaten. Die Datensignalübertragung durch das Netzwerkkommunikationsmodul 8b kann drahtlos, drahtgebunden, über Infrarot, über optische Übertragungspfade oder andere Kommunikationstechnologien erfolgen. Hierzu kann das Netzwerkkommunikationsmodul 8b über geeignete Datenschnittstellen wie etwa drahtgebundene Anschlüsse, optische Anschlüsse oder Antennen für eine drahtlose Kommunikation umfassen. Die Kommunikationsschnittstellen 8d und 8e können entsprechende Datenschnittstellen aufweisen.
Der Sensorknoten 10 kann jede Art von Datenverarbeitungskapazität in Form einer Datenverarbeitungseinrichtung 8a enthalten, wie beispielsweise eine Hardware-Logikschaltung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logikschaltung (PLC), einen Mikrocomputer, Mikrocontroller oder programmierbaren Mikroprozessor. Die Datenverarbeitungseinrichtung 8a kann (Zwischen-)Speicherung, Manipulation, Vergleich und/oder Formatierung von Datensignalen bereitstellen. Dazu kann der Sensorknoten 10 einen oder mehrere in einem Speicher gespeicherte Programme zum Betrieb des Sensorknotens 10 aufweisen. Wenn eine Datenverarbeitungseinrichtung 8a eine Hardware-Logikschaltung verwendet, kann die Logikschaltung eine logische Struktur aufweisen, über die der Sensorknoten 10 bzw. die Sensorsteuereinrichtung 2 betrieben wird.
Der Sensorknoten 10 enthält ein oder mehrere Sensorelemente 1a, 1 b, ..., 1 k, die in der Lage sind, einen Parameter einer Umgebung, in der sich der Sensorknoten 10 befindet, zu erkennen und darauf basierend ein Datensignal auszugeben. Die Sensorelemente 1a, 1b, ..., 1k können jeweils mindestens einen Erfassungsparameter aus einer Gruppe von optischen, akustischen, hydraulischen, thermischen, akzeleratorischen (d.h. die Beschleunigung betreffenden), magnetischen, biologischen und chemischen Parametern erfassen. Optische Parameter können beispielsweise charakterisierende Parameter für infrarotes, sichtbares und/oder ultraviolettes Licht umfassen. Die Sensorelemente 1a, 1b, ..., 1k können beispielsweise und ohne Beschränkung der Allgemeinheit Photosensoren zur Erfassung eines Lichtpegels oder einer Änderung des Lichtpegels, Temperatursensoren zur Erfassung einer Temperatur, Audiosensoren zur Erfassung von Schall und/oder Bewegungssensoren zur Erfassung von Bewegungen aufweisen. Die Sensorelemente 1a, 1b, ..., 1k können beispielsweise digitale Bilderfassungsvorrichtung aufweisen, wie etwa CCD-Kameras oder CMOS-Sensoren, welche Daten in Bezug erfasste Infrarotlichtquellen Quellen sichtbaren Lichts oder Quellen ultraviolettem Lichts generieren können.
Über die Sensorelemente 1a, 1 b, ..., 1k kann der Sensorknoten 10 automatisch Daten, die sich auf einen Parameter der Sensorknotenumgebung beziehen, erfassen. Die erfassten Daten können in der Sensorsteuereinrichtung 2 von den Sensorelementen 1a, 1b, ..., 1k aufgenommen werden und lokal gespeichert bzw. Vorverarbeitet werden. Die Sensorsteuereinrichtung 2 kann die lokal gespeicherten Daten dann nach außerhalb übertragen, beispielsweise an einen Netzwerkfunktionsknoten 3, an den der Sensorknoten 10 angekoppelt ist. Die Sensorsteuereinrichtung 2 kann beispielsweise Video- und Audiodatensignale von den Sensorelementen 1a, 1 b, ..., 1k empfangen und in ein für die Weiterverarbeitung geeignetes Format umsetzen. Zudem können in der Sensorsteuereinrichtung 2 analytische Verarbeitungsschritte an den empfangenen Video- und Audiodatensignalen von den Sensorelementen 1a, 1 b, ..., 1k vorgenommen werden. Diese analytischen Verarbeitungsschritte können auf grundlegende Funktionen beschränkt werden, um den Leistungsbedarf, den Bauraum und die Datenverarbeitungs- bzw. -speicherungskapazitäten der elektronischen Bauelemente der Sensorsteuereinrichtung 2 so klein wie notwendig halten zu können.
Wenn die Sensorelemente 1a, 1b, ..., 1k beispielsweise akustische Sensoren sind, können etwa Schalldruckpegel und/oder Schallfrequenzen erfasst werden und entsprechende Datensignale an die Sensorsteuereinrichtung 2 übermittelt werden. Die Erfassung durch die Sensorelemente 1a, 1b, ..., 1k kann in beliebiger Weise durchgeführt werden, beispielsweise kontinuierlich, intermittierend, sporadisch, gelegentlich und/oder auf Anfrage. Als weiteres Beispiel können die Sensorelemente 1a, 1b, ..., 1k Digitalkameras sein, die periodisch, etwa einmal pro Sekunde, eine optische Abtastung der räumlichen Umgebung des Sensorknotens 10 vornehmen und Datensignale, die sich auf die derart erfassten Bilder beziehen, zusammen mit einer Zeitspur übertragen. In einem weiteren Beispiel können die Sensorelemente 1a, 1 b, ..., 1k Temperatursensoren sein, die Temperaturänderungen in vordefinierten Temperaturintervallen erfassen und Temperaturänderung zusammen mit der Zeit, zu der sie aufgetreten ist, an die Sensorsteuereinrichtung 2 übertragen.
Einige oder bestimmte der Sensorelemente 1a, 1b, ..., 1k können beispielsweise Betriebsparameter des Sensorknotens 10 selbst erfassen, wie etwa die verbleibende Batterieladung oder die Funksignalstärke zur drahtlosen Kommunikation. Die Sensordaten, einschließlich der Daten, die sich auf einen erfassten Parameter beziehen, werden vom Sensorknoten 10 über seine Sensorsteuereinrichtung 2 in beliebiger Signalform an einen Empfänger übertragen. Der Empfänger kann beispielsweise ein anderer Sensorknoten 10, ein Netzwerkfunktionsknoten 3, ein Netzwerkzentralknoten 4, oder ein beliebiger anderer Datenempfänger sein, wie etwa Avionikgeräte 5 an Bord eines Flugzeugs. Die Sensordaten können einen Zeit- und/oder ein Datumsstempel enthalten, zu dem die Daten in Bezug auf einen Parameter erfasst worden sind.
Netzwerkfunktionsknoten 3 und/oder Netzwerkzentralknoten 4 können in ähnlicher Weise wie die Sensorsteuereinrichtung 2 aufgebaut sein: Eine beispielhafte Implementierung ist in 3 illustriert. Ein Netzwerkfunktionsknoten 3 kann kann eine (nicht dargestellte) Energieversorgungsquelle, eine Datenverarbeitungseinrichtung 8a wie etwa eine Logikschaltung oder einen Mikroprozessor, eine dauerhafte oder temporäre Speichervorrichtung 8c und/oder ein Netzwerkkommunikationsmodul 8b aufweisen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Netzwerkfunktionsknoten 3 stromlos oder passiv sein und Energie von einem externen Gerät oder einer anderen Energiequelle beziehen.
Die Energieversorgungsquelle kann beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator, eine Photovoltaikzelle und/oder eine kontinuierliche Stromversorgung durch eine externe Stromquelle, wie etwa über einen Netzanschluss, umfassen. Die Speichervorrichtung 8c kann beispielsweise alle computerlesbaren Medien, wie flüchtige und/oder nicht flüchtige Medien, austauschbare und/oder nicht austauschbare Medien umfassen, und kann zur Speicherung von computerlesbaren Daten in permanenter oder semi-permanenter Form ausgebildet sein. Die Speichervorrichtung 8c kann mit jeder beliebigen Datenspeichertechnologie implementiert werden. Es kann auch möglich sein, dass die Speichervorrichtung 8c Daten in einer Form speichert, die abgetastet oder anderweitig in eine Form umgewandelt werden kann, welche dann auf einem computerlesbaren Medium gespeichert werden kann.
Der Netzwerkfunktionsknoten 3 kann über das Netzwerkkommunikationsmodul 8b Datensignale übertragen, beispielsweise über eine zentralknotenseitige Kommunikationsschnittstelle 8e und/oder eine sensorknotenseitige Kommunikationsschnittstelle 8d. Optional kann der der Netzwerkfunktionsknoten 3 über das Netzwerkkommunikationsmodul 8b auch Datensignale von außerhalb empfangen. Datensignale im Sinne der vorliegenden Offenbarung umfassen jede Art von Stromsignal, Spannungssignal, magnetischem Signal oder optischen Signal in speicherbaren, übertragbaren, kombinierbaren, vergleichbaren oder anderweitig manipulierbaren Formaten. Die Datensignalübertragung durch das Netzwerkkommunikationsmodul 8b kann drahtlos, drahtgebunden, über Infrarot, über optische Übertragungspfade oder andere Kommunikationstechnologien erfolgen. Hierzu kann das Netzwerkkommunikationsmodul 8b über geeignete Datenschnittstellen wie etwa drahtgebundene Anschlüsse, optische Anschlüsse oder Antennen für eine drahtlose Kommunikation umfassen. Die Kommunikationsschnittstellen 8d und 8e können entsprechende Datenschnittstellen aufweisen.
Der Netzwerkfunktionsknoten 3 kann jede Art von Datenverarbeitungskapazität in Form einer Datenverarbeitungseinrichtung 8a enthalten, wie beispielsweise eine Hardware-Logikschaltung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logikschaltung (PLC), einen Mikrocomputer, Mikrocontroller oder programmierbaren Mikroprozessor. Die Datenverarbeitungseinrichtung 8a kann (Zwischen-)Speicherung, Manipulation, Vergleich und/oder Formatierung von Datensignalen bereitstellen. Dazu kann der Netzwerkfunktionsknoten 3 einen oder mehrere in einem Speicher gespeicherte Programme zum Betrieb des Netzwerkfunktionsknotens 3 aufweisen. Wenn eine Datenverarbeitungseinrichtung 8a eine Hardware-Logikschaltung verwendet, kann die Logikschaltung eine logische Struktur aufweisen, über die der Netzwerkfunktionsknoten 3 betrieben wird.
Die Netzwerkfunktionsknoten 3 können beispielsweise Daten untereinander und mit den Netzwerkzentralknoten 4 austauschen, Rechenleistung für analytische Verarbeitungsschritte netzwerkweit zur Verfügung stellen, Datensignale von den Sensorknoten 10 speichern, Verarbeitungslast und Datenspeicherungskapazitäten untereinander aufteilen und Schnittstellen zu Flugzeugsystemen schaffen. Die Netzwerkfunktionsknoten 3 können lokal installiert werden, beispielsweise in einer Flugzeugkabine verteilt. Die Auswahl der Installationsorte kann sich an der Anordnung der Sensorknoten 10 in einem Flugzeug sowie gegebenenfalls der zu erwartenden Datenmenge an erfassten Datensignalen durch die Sensorknoten 10 orientieren.
Ein Netzwerkzentralknoten 4 kann eine (nicht dargestellte) Energieversorgungsquelle, eine Datenverarbeitungseinrichtung 8a wie etwa eine Logikschaltung oder einen Mikroprozessor, eine dauerhafte oder temporäre Speichervorrichtung 8c und/oder ein Netzwerkkommunikationsmodul 8b aufweisen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Netzwerkzentralknoten 4 stromlos oder passiv sein und Energie von einem externen Gerät oder einer anderen Energiequelle beziehen.
Die Energieversorgungsquelle kann beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator, eine Photovoltaikzelle und/oder eine kontinuierliche Stromversorgung durch eine externe Stromquelle, wie etwa über einen Netzanschluss, umfassen. Die Speichervorrichtung 8c kann beispielsweise alle computerlesbaren Medien, wie flüchtige und/oder nicht flüchtige Medien, austauschbare und/oder nicht austauschbare Medien umfassen, und kann zur Speicherung von computerlesbaren Daten in permanenter oder semi-permanenter Form ausgebildet sein. Die Speichervorrichtung 8c kann mit jeder beliebigen Datenspeichertechnologie implementiert werden. Es kann auch möglich sein, dass die Speichervorrichtung 8c Daten in einer Form speichert, die abgetastet oder anderweitig in eine Form umgewandelt werden kann, welche dann auf einem computerlesbaren Medium gespeichert werden kann.
Der Netzwerkzentralknoten 4 kann über das Netzwerkkommunikationsmodul 8b Datensignale übertragen, beispielsweise über eine netzwerkseitige Kommunikationsschnittstelle 8e und/oder eine funktionsknotenseitige Kommunikationsschnittstelle 8d. Optional kann der der Netzwerkzentralknoten 4 über das Netzwerkkommunikationsmodul 8b auch Datensignale von außerhalb empfangen. Datensignale im Sinne der vorliegenden Offenbarung umfassen jede Art von Stromsignal, Spannungssignal, magnetischem Signal oder optischen Signal in speicherbaren, übertragbaren, kombinierbaren, vergleichbaren oder anderweitig manipulierbaren Formaten. Die Datensignalübertragung durch das Netzwerkkommunikationsmodul 8b kann drahtlos, drahtgebunden, über Infrarot, über optische Übertragungspfade oder andere Kommunikationstechnologien erfolgen. Hierzu kann das Netzwerkkommunikationsmodul 8b über geeignete Datenschnittstellen wie etwa drahtgebundene Anschlüsse, optische Anschlüsse oder Antennen für eine drahtlose Kommunikation umfassen. Die Kommunikationsschnittstellen 8d und 8e können entsprechende Datenschnittstellen aufweisen.
Der Netzwerkzentralknoten 4 kann jede Art von Datenverarbeitungskapazität in Form einer Datenverarbeitungseinrichtung 8a enthalten, wie beispielsweise eine Hardware-Logikschaltung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logikschaltung (PLC), einen Mikrocomputer, Mikrocontroller oder programmierbaren Mikroprozessor. Die Datenverarbeitungseinrichtung 8a kann (Zwischen-)Speicherung, Manipulation, Vergleich und/oder Formatierung von Datensignalen bereitstellen. Dazu kann der Netzwerkzentralknoten 4 einen oder mehrere in einem Speicher gespeicherte Programme zum Betrieb des Netzwerkzentralknotens 4 aufweisen. Wenn eine Datenverarbeitungseinrichtung 8a eine Hardware-Logikschaltung verwendet, kann die Logikschaltung eine logische Struktur aufweisen, über die der Netzwerkzentralknoten 4 betrieben wird.
Netzwerkzentralknoten 4 können über im Vergleich zu Netzwerkfunktionsknoten 3 höherer Datenverarbeitungs- und -speicherungskapazität verfügen. Die Anzahl der Netzwerkzentralknoten 4 kann im Vergleich zu der Anzahl der Netzwerkfunktionsknoten 3 in einem Überwachungssystemnetzwerk 100 klein sein. Netzwerkzentralknoten 4 können zur Gewährleistung der relativ gesehen hohen Datenverarbeitungs- und -speicherungskapazität an Orten mit geeigneter Kühlleistung installiert werden, beispielsweise in zentralen Serverracks im Elektronikraumbereich eines Flugzeugs. Die Netzwerkfunktionsknoten 3 können dagegen beispielsweise passiv gekühlt werden und zum Beispiel hinter der Innenverkleidung des Flugzeugrumpfes angeordnet werden.
Die Sensorsteuereinrichtungen 2, Netzwerkfunktionsknoten 3 und Netzwerkzentralknoten 4 können mit individuell konfigurierbaren Grundfunktionen ausgestattet werden. Dazu kann jede der Sensorsteuereinrichtungen 2 bzw. jeder der Netzwerkfunktionsknoten 3 und Netzwerkzentralknoten 4 einen Konfigurationsspeicher 8f aufweisen, in dem Konfigurationsdaten für unterschiedliche Konfigurationen der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtung 8a abgelegt sind. Über ein externes Konfigurationssteuersignal C kann der Konfigurationsspeicher 8f dazu angesteuert werden, einen von mehreren Sätzen an Konfigurationsdaten auszulesen und auf der Datenverarbeitungseinrichtung 8a zur Einstellung einer bestimmten Betriebskonfiguration in der Datenverarbeitungseinrichtung 8a auszuführen. Die Konfigurationsdaten können über eine (nicht gezeigte) Zugriffsschnittstelle durch einen Zugriff von außen in den Konfigurationsspeicher 8f geschrieben bzw. in diesem verändert oder angepasst werden.
Die Konfigurationsdaten können je nach Art des Netzwerkelements angepasst werden, d.h. Sensorsteuereinrichtungen 2, Netzwerkfunktionsknoten 3 und Netzwerkzentralknoten 4 können je nach Art des Gerätes unterschiedliche Konfigurationszustände einnehmen. Dadurch kann ein Überwachungssystemnetzwerk 100 implementiert werden, welches eine vordefinierte Anzahl von Basisfunktionen in unterschiedlichen Netzwerkelementen beinhaltet. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Konfigurationsspeicher 8f der Sensorsteuereinrichtungen 2, Netzwerkfunktionsknoten 3 und Netzwerkzentralknoten 4 mit externen Konfigurationssteuersignalen C können unterschiedliche Anwendungsszenarien und individualisierte Betriebsfunktionen konfiguriert werden.
Beispielsweise können im Falle von Sensorknoten 10 mit optischen Sensorelementen 1a, 1b, ..., 1k wie zum Beispiel Bilderfassungsvorrichtungen verschiedene Funktionen für eine bildbasierte Überwachung bzw. Videoüberwachung konfiguriert werden. Beispiele für solche Videoüberwachungsfunktionen sind Erfassen und Erkennen des Vorhandenseins eines Objekts oder einer Person, Erkennen einer Objektklasse eines erfassten Objekts, Erfassen und Erkennen eines Teils eines erfassten Objektes, Zählen von Objekten oder Personen generell oder einer bestimmten Objektklasse, Nachverfolgen der Bewegung eines Objektes oder einer Person und dergleichen.
Zum Beispiel kann zur Implementierung einer Nachverfolgungsfunktion für eine Person einer der Sensorknoten 10 für eine Erfassung einer Gruppe von Personen, und ein anderer der Sensorknoten 10 oder der gleiche Sensorknoten 10 für eine Aussonderung einer bestimmten Person und deren Verfolgung im Bild konfiguriert werden. Als weiteres Beispiel kann zur Implementierung einer Personenzählfunktion einer der Sensorknoten 10 für eine Erfassung einer Gruppe von Personen, und ein anderer der Sensorknoten 10 oder der gleiche Sensorknoten 10 für ein Markieren der einzelnen erfassten Personen und Abzählen der markierten Personen konfiguriert werden.
Ein weiteres Beispiel kann die Implementierung von Echolokalisationsfunktionen für Sensorknoten 10 mit Ultraschallgebern und -sensoren als Sensorelementen 1a, 1b, ..., 1k sein. Hierzu kann eine erste Gruppe lokal ausgewählte Sensorknoten 10 als Ultraschallgeber fungieren, deren Sensorelemente 1a, 1b, ..., 1k Ultraschallsignale aussenden, die von Objekten oder Personen reflektiert werden. Eine zweite Gruppe lokal ausgewählter Sensorknoten 10 kann als Ultraschallempfänger eingerichtet werden, die dazu dienen, die von Objekten oder Personen reflektierten Ultraschallsignale als Echosignale zu empfangen. Für eine Echolokalisation oder auch Echoortung werden die ausgesandten Ultraschallsignale von Hindernissen zurückgeworfen oder reflektiert. Über die Laufzeit der Wellen zwischen Aussenden und Empfang des Echos kann eine ortsaufgelöste Entfernung zum Hindernis, wie beispielsweise eines Objektes oder einer Person ermittelt werden. Bei einer Verwendung eines räumlich verteilten Arrays aus Ultraschallgebern können über Laufzeitunterschiede zwischen den einzelnen Ultraschallgebern auch Rückschlüsse auf die Raumrichtung sowie die Größe des Objekts oder der Person geschlossen werden. Echolokalisation ermöglicht es in effizienter Weise, Überwachungssysteme zu implementieren, die Rückschlüsse auf die Identität von Personen nicht so einfach zulassen wie Videoüberwachungssysteme, aber dennoch wichtige Überwachungsparameter wie etwa unerlaubten Aufenthalt an einem bestimmten Ort, ungewöhnliches Verhalten oder Anzeichen von benötigter Hilfeleistung, beispielsweise aufgrund eines Sturzes oder einer medizinischen Notsituation, zuverlässig erkennen zu können.
Die Sensorsteuereinrichtungen 2, Netzwerkfunktionsknoten 3 und Netzwerkzentralknoten 4 können beispielsweise selbstlernende Algorithmen implementieren, um Video- und/oder Audiodatensignale mit künstlicher Intelligenz auswerten zu können und automatisierte Analysen von Bild- oder Toninhalten der aufgenommenen Video- oder Audiodatensignale zu ermöglichen. Für die Implementierung selbstlernender Algorithmen, aber auch für andere, nicht KI-gebundene verteilte Anwendungen, können die Sensorsteuereinrichtungen 2, Netzwerkfunktionsknoten 3 und Netzwerkzentralknoten 4 geeignete verteilte IT-Systeme bilden.
4 zeigt ein schematisches Flussdiagramm von Schritten eines ersten Verfahrens M1 zum Betreiben eines Überwachungssystemnetzwerks, insbesondere für die Anwendung in der zivilen oder militärischen Luft- oder Raumfahrt wie etwa an Bord eines Passagierflugzeugs, zum Beispiel dem Flugzeug A der 5. Das Verfahren M1 kann beispielsweise in dem im Zusammenhang mit den 1 bis 3 dargestellten und erläuterten Überwachungssystemnetzwerk 100 eingesetzt werden.
In einem ersten Schritt M11 erfolgt ein Erfassen von Sensordatensignalen durch in Sensorknoten 10 des Überwachungssystemnetzwerks 100 umfassten Sensorelementen 1a; ...; 1k. Die erfassten Sensordatensignale werden in einem zweiten Schritt M12 an in den Sensorknoten 10 des Überwachungssystemnetzwerks 100 umfasste Sensorsteuereinrichtungen 2 weitergeleitet, wo sie zumindest teilweise durch die Sensorsteuereinrichtungen 2 verarbeitet werden. Diese zumindest teilweise durch die Sensorsteuereinrichtungen 2 verarbeiteten Sensordatensignalen werden in einem dritten Schritt M13 an Netzwerkfunktionsknoten 3 des Überwachungssystemnetzwerks 100 weitergeleitet. Jedem der Netzwerkfunktionsknoten 3, die in Sterntopologie, Daisy-Chain-Topologie, vermaschter Topologie oder Bustopologie vernetzt sein können, können ein oder mehrere der Sensorknoten 10 zugeordnet sein.
In einem vierten Schritt M14 erfolgt ein Durchführen M14 von ersten Weiterverarbeitungsschritten, wie beispielsweise Datenverarbeitungs- oder Datenspeicherungsfunktionen, an den zumindest teilweise durch die Sensorsteuereinrichtungen 2 verarbeiteten Sensordatensignalen in den Netzwerkfunktionsknoten 3. Danach können zweite Weiterverarbeitungsschritten, wie beispielsweise Datenverarbeitungs- oder Datenspeicherungsfunktionen, an den durch die Netzwerkfunktionsknoten 3 weiterverarbeiteten Sensordatensignalen in mit den Netzwerkfunktionsknoten 3 gekoppelten Netzwerkzentralknoten 4 des Überwachungssystemnetzwerks 100 in einem fünften Schritt M15 durchgeführt werden.
Die zumindest teilweise Verarbeitung durch die Sensorsteuereinrichtungen 2, die ersten Weiterverarbeitungsschritte und die zweiten Weiterverarbeitungsschritte sind dabei Teile einer verteilten Anwendung zur Auswertung der von den Sensorelementen 1a; ...; 1k der Sensorknoten 10 erfassten Sensordatensignale. Die Netzwerkkomponenten des Überwachungssystemnetzwerks 100 fungieren dabei als Teile eines verteilten (IT-)Systems, beispielsweise zur zur automatisierten Analyse von Bild- oder Toninhalten von durch die Sensorelemente (1a; ...; 1k) aufgenommenen Video- oder Audiodatensignalen mittels selbstlernender Algorithmen.
6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm von Schritten eines zweiten Verfahrens M2 zum Betreiben eines Überwachungssystemnetzwerks, insbesondere für die Anwendung in der zivilen oder militärischen Luft- oder Raumfahrt wie etwa an Bord eines Passagierflugzeugs, zum Beispiel dem Flugzeug A der 5. Das Verfahren M2 kann beispielsweise in dem im Zusammenhang mit den 1 bis 3 dargestellten und erläuterten Überwachungssystemnetzwerk 100 eingesetzt werden.
In einem ersten Schritt M21 erfolgt ein Erfassen von Sensordatensignalen durch in Sensorknoten 10 des Überwachungssystemnetzwerks 100 umfasste Sensorelemente 1a; ...; 1k. Die erfassten Sensordatensignale werden in einem zweiten Schritt M22 an in den Sensorknoten 10 des Überwachungssystemnetzwerks 100 umfasste Sensorsteuereinrichtungen 2 weitergeleitet. Diese zumindest teilweise durch die Sensorsteuereinrichtungen 2 verarbeiteten Sensordatensignalen werden in einem dritten Schritt M23 an Netzwerkfunktionsknoten 3 des Überwachungssystemnetzwerks 100 weitergeleitet. Jedem der Netzwerkfunktionsknoten 3, die in Sterntopologie, Daisy-Chain-Topologie, vermaschter Topologie oder Bustopologie vernetzt sein können, können ein oder mehrere der Sensorknoten 10 zugeordnet sein. ;
In einem vierten Schritt M24 erfolgt ein Durchführen von ersten Weiterverarbeitungsschritten an den zumindest teilweise durch die Sensorsteuereinrichtungen 2 verarbeiteten Sensordatensignalen in einer Datenverarbeitungseinrichtung 8a des Netzwerkfunktionsknotens 3. Danach können zweite Weiterverarbeitungsschritte, wie beispielsweise Datenverarbeitungs- oder Datenspeicherungsfunktionen, an den durch die Netzwerkfunktionsknoten 3 weiterverarbeiteten Sensordatensignalen in einer Datenverarbeitungseinrichtung 8a von mit den Netzwerkfunktionsknoten 3 gekoppelten Netzwerkzentralknoten 4 des Überwachungssystemnetzwerks 100 in einem fünften Schritt M25 durchgeführt werden.
Die ersten und zweiten Weiterleitungsschritte durch die Datenverarbeitungseinrichtung 8a werden gemäß einer Konfiguration einer Vielzahl Konfigurationen ausgeführt. Diese Vielzahl von Konfigurationen ist in dem Konfigurationsspeicher 8f gespeichert, welcher mit der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtung 8a gekoppelt ist.
In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, keinesfalls jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der verschiedenen Merkmale und Ausführungsbeispiele. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung sofort und unmittelbar klar sein.
Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. In den Ansprüchen sowie der Beschreibung werden die Begriffe „beinhaltend“ und „aufweisend“ als neutralsprachliche Begrifflichkeiten für die entsprechenden Begriffe „umfassend“ verwendet. Weiterhin soll eine Verwendung der Begriffe „ein“, „einer“ und „eine“ eine Mehrzahl derartig beschriebener Merkmale und Komponenten nicht grundsätzlich ausschließen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2026536 A1 [0003]

Claims

Überwachungssystemnetzwerk (100), umfassend: eine Vielzahl von Sensorknoten (10) mit einer Sensorsteuereinrichtung (2) und mindestens einem mit der Sensorsteuereinrichtung (2) gekoppelten Sensorelement (1a; ...; 1k); eine erste hierarchische Netzwerkebene mit einer Vielzahl von Netzwerkfunktionsknoten (3), von denen jeder mit mindestens einem der Vielzahl von Sensorknoten (10) gekoppelt ist; und eine zweite hierarchische Netzwerkebene mit einer Vielzahl von Netzwerkzentralknoten (4), von denen jeder mit mindestens einem der Vielzahl von Netzwerkfunktionsknoten (3) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorsteuereinrichtungen (2) der Sensorknoten (10), die Netzwerkfunktionsknoten (3) und die Netzwerkzentralknoten (4) jeweils eine Datenverarbeitungseinrichtung (8a) und einen mit der Datenverarbeitungseinrichtung (8a) gekoppelten Konfigurationsspeicher (8f) aufweisen, welcher dazu ausgelegt ist, Konfigurationsdaten für unterschiedliche Konfigurationen der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtung (8a) zu speichern.
Überwachungssystemnetzwerk (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Sensorelemente (1a; ...; 1k) digitale Bilderfassungseinrichtungen und/oder akustische Sensoren aufweisen, die dazu ausgelegt sind einen Schalldruckpegel und/oder Schallfrequenzen zu erfassen.
Überwachungssystemnetzwerk (100) gemäß Anspruch 2, wobei die Konfigurationsdaten dazu ausgelegt sind, Videoüberwachungsfunktionen zum Erfassen und Erkennen des Vorhandenseins eines Objekts oder einer Person, zum Erkennen einer Objektklasse eines erfassten Objekts, zum Erfassen und Erkennen eines Teils eines erfassten Objektes, zum Zählen von Objekten oder Personen generell oder einer bestimmten Objektklasse und/oder zum Nachverfolgen der Bewegung eines Objektes oder einer Person durch die digitale Bilderfassungseinrichtungen zu implementieren.
Überwachungssystemnetzwerk (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Konfigurationsspeicher (8f) jeweils dazu ausgelegt ist, auf der Basis eines externen Konfigurationssteuersignals (C) einen von mehreren Sätzen an Konfigurationsdaten auszulesen und auf der zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtung (8a) zur Einstellung einer bestimmten Betriebskonfiguration in der Datenverarbeitungseinrichtung (8a) auszuführen.
Überwachungssystemnetzwerk (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Netzwerkfunktionsknoten (3) eine dauerhafte oder temporäre Speichervorrichtung (8c) aufweist, welche mit der Datenverarbeitungseinrichtung (8a) gekoppelt ist.
Überwachungssystemnetzwerk (100) gemäß Anspruch 5, wobei die Netzwerkzentralknoten (3) eine Datenverarbeitungseinrichtung (8a) und/oder eine dauerhafte oder temporäre Speichervorrichtung (8c) aufweisen, deren Datenverarbeitungs- und/oder Datenspeicherungskapazität größer ist als die Datenverarbeitungs- und/oder Datenspeicherungskapazität der Netzwerkfunktionsknoten (3).
Verfahren (M2) zum Betreiben eines Überwachungssystemnetzwerks (100), umfassend: Erfassen (M21) von Sensordatensignalen durch in Sensorknoten (10) des Überwachungssystemnetzwerks (100) umfasste Sensorelemente (1a; ...; 1k); Weiterleiten (M22) der erfassten Sensordatensignale an in den Sensorknoten (10) des Überwachungssystemnetzwerks (100) umfasste Sensorsteuereinrichtungen (2); Weiterleiten (M23) von zumindest teilweise durch die Sensorsteuereinrichtungen (2) verarbeiteten Sensordatensignalen an Netzwerkfunktionsknoten (3) des Überwachungssystemnetzwerks (100); Durchführen (M24) von ersten Weiterverarbeitungsschritten an den zumindest teilweise durch die Sensorsteuereinrichtungen (2) verarbeiteten Sensordatensignalen in einer Datenverarbeitungseinrichtung (8a) des Netzwerkfunktionsknotens (3); und Durchführen (M25) von zweiten Weiterverarbeitungsschritten an den durch die Netzwerkfunktionsknoten (3) weiterverarbeiteten Sensordatensignalen in einer Datenverarbeitungseinrichtung (8a) von mit den Netzwerkfunktionsknoten (3) gekoppelten Netzwerkzentralknoten (4) des Überwachungssystemnetzwerks (100), dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführen (M24; M25) der ersten und zweiten Weiterleitungsschritte durch die Datenverarbeitungseinrichtung (8a) gemäß einer aus einem mit der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtung (8a) gekoppelten Konfigurationsspeicher (8f) ausgelesenen Konfiguration einer Vielzahl in dem Konfigurationsspeicher (8f) gespeicherten Konfigurationen erfolgt.
Verfahren (M2) gemäß Anspruch 7, wobei die Konfiguration der Datenverarbeitungseinrichtung (8a) über ein externes Konfigurationssteuersignal (C) erfolgt, mithilfe dessen einer von mehreren Sätzen an Konfigurationsdaten aus dem Konfigurationsspeicher (8f) ausgelesen und auf der zugeordneten Datenverarbeitungseinrichtung (8a) zur Einstellung einer bestimmten Betriebskonfiguration in der Datenverarbeitungseinrichtung (8a) ausgeführt wird.
Verfahren (M2) gemäß einem der Ansprüche 7 und 8, wobei die ersten Weiterverarbeitungsschritte und/oder die zweiten Weiterverarbeitungsschritte Datenverarbeitungs- oder Datenspeicherungsfunktionen aufweisen.
Flugzeug (A) mit einem Überwachungssystemnetzwerk (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.